非绝缘降压开关稳压器及其控制电路、电子设备、ac适配器的制造方法
非绝缘降压开关稳压器及其控制电路、电子设备、ac适配器的制造方法
【专利摘要】电流限制用比较器(10)在检测端子(CS)的检测电压(Vs)高于规定的阈值电压(VTH)时生成被肯定的电流限制信号(SLIM)。屏蔽信号生成单元(14)生成在开关晶体管(M1)导通后、在经过规定的延迟时间(TMSK)后被肯定的屏蔽信号(SMSK)。脉冲信号生成单元(30)，在(a)电流限制信号(SLIM)被否定的期间中置位信号(SSET)被肯定时，使脉冲信号(SPWM)转变为第1电平，在(b)复位信号(SRST)被肯定、或屏蔽信号(SMSK)被否定的期间中电流限制信号(SLIM)被肯定时，使脉冲信号(SPWM)转变为第2电平。
【专利说明】非绝缘降压开关稳压器及其控制电路、电子设备、AC适配
器
【技术领域】
[0001]本发明涉及非绝缘降压型开关稳压器(DC/DC变换器)。
【背景技术】
[0002]在以电视机和电冰箱为代表的各式各样的家电产品、或以笔记本型计算机、移动电话终端和PDA (Personal Digital Assistants ;个人数字助理)为代表的电子设备中,装载将直流电压降压到与负载对应的电压电平的开关稳压器。
[0003]图1是表示本发明人研究的非绝缘降压型开关稳压器的结构的电路图。开关稳压器2r将输入端子Pl的直流输入电压Vin降压，并输出到输出端子P2。
[0004]开关稳压器2r包括:N沟道MOSFET即开关晶体管Ml、整流二极管Dl、电感器L1、输出电容器Cl、电流检测电阻Rs、控制电路100r、反馈电路102。
[0005]电流检测电阻Rs的一端与开关晶体管Ml连接，其另一端与整流二极管Dl的阴极连接。电感器LI的一端与整流二极管Dl的阴极连接，其另一端与输出电容器Cl连接。
[0006]控制电路IOOr是电流模式或电压模式的脉宽调制方式的控制电路，具有电流检测端子CS、开关端子OUT、反馈端子FB、接地端子GND。控制电路IOOr开关端子OUT与开关晶体管Ml的栅极连接，其接地端子GND与整流二极管Dl的阴极连接，其电流检测端子CS与电流检测电阻Rs的一端连接。在电流检测电阻Rs中，在开关晶体管Ml的导通期间中，流过电感器LI的线圈电流Iy产生与线圈电流込成比例的电压降(检测电压Vs)。检测电压Vs被反馈到电流检测端子CS。
[0007]反馈电路102生成与开关稳压器2r的输出电压Vmjt对应的反馈电压Vfb,并输入到控制电路IOOr的反馈端子FB。反馈电路102例如包括光电耦合器，具有作为误差放大器的功能，生成与输出电压Vott和目标值的误差对应的反馈电压VFB。
[0008]控制电路IOOr根据检测电压Vs将线圈电流乙保持为一定电平，生成占空比被调节的脉冲信号SPWM，以使对应于反馈电压Vfb的输出电压Votit与目标值一致，并将其从开关端子OUT输出。
[0009]具体地说，控制电路IOOr对每规定的周期将开关晶体管Ml导通。开关晶体管Ml导通时，电感器LI的线圈电流II随着时间增大,检测电压Vs也随着该电流而增大。
[0010]控制电路IOOr在检测电压Vs达到反馈电压Vfb时，换句话说，在线圈电流乙达到根据输出电SVott所调节的电流值时，将开关晶体管Ml截止。通过反复以上的动作，控制电路IOOr对开关晶体管Ml进行开关(switching)。
[0011]在图1的开关稳压器2r中，开关晶体管Ml的截止期间，在开关晶体管Ml的漏极-源极间电容中存储电荷。然后，开关晶体管Ml导通时，在该漏极-源极间电容中存储的电荷被瞬间地放电，尖峰电流(spike current)流过电流检测电阻Rs,电感器LI的线圈电流込被过多地估计。其结果，紧接在开关晶体管Ml导通后，在线圈电流k充分地增大前，开关晶体管Ml截止。
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]为了防止尖峰电流造成的线圈电流k的误检测，考虑紧接开关晶体管Ml导通后，在规定的屏蔽时间Tmsk期间,将检测电压Vs屏蔽(masking)的方法。设置屏蔽时间Tmsk时，开关晶体管Ml每周期至少在屏蔽时间Tmsk的期间，不被切换为截止而为导通状态。即屏蔽时间Tmsk为开关晶体管Ml的最小导通时间。
[0014]对设置了屏蔽时间的开关稳压器研究的结果，本发明人认识到以下的课题。
[0015]考虑开关稳压器2r的输出端子P2因故障而接地的状况。图2是在图1的开关稳压器2r中，输出接地时的波形图。本说明书中的波形图或时间图的纵轴和横轴，为了容易理解而适当扩大、缩小，而所示出的各波形，为了容易理解也被简化。
[0016]尽管输出端子P2接地，但开关晶体管Ml每周期至少导通屏蔽时间TMSK。电感器L的线圈电流k的时间变化率用其两端间的电压'按式(I)提供。
[0017]dIL/dt = Vl/L (I)
[0018]开关晶体管Ml导通时,在电感器LI的一端,被施加输入电压Vin,其另一端因输出端子接地而被施加0V。因此，每个导通时间Tmsk，线圈电流k增大按式(2)所提供的电流量
A 1n。
[0019]Δ 1n = TmskXVin/L (2)
[0020]开关晶体管Ml导通时，在电感器LI的一端，通过整流二极管Dl被施加电压-Vf，在其另一端被施加0V。因此，每个截止时间，线圈电流込减少按式(3)所提供的电流量Λ 1_。
[0021]Δ 1ff = ToffXVf/L...(3)
[0022]输入电压Vin= 141V、VF = 0.6V时，Λ Iqn > Λ Iqff成立，所以每周期线圈电流^增大，不久对电路的可靠性造成影响。
[0023]不仅输出端子的接地状态，在紧接开关稳压器2r的起动后输出电压Vtot低的状态中，也产生同样的问题。
[0024]作为本发明的领域中共同的一般知识的范围而未抓住以上的课题。而且可以说，上述研究本身，是本 申请人:首先想到的。
[0025]本发明鉴于这样的课题而完成，其某一方案的例示性的目的之一在于，提供改善了输出电压低的状态中的可靠性的开关稳压器。
[0026]解决问题的方案
[0027]本发明的某一方案涉及降压型开关稳压器的控制电路。开关稳压器，在输入端子上接受输入电压，从输出端子输出被降压后的输出电压。开关稳压器包括:在输入端子和输出端子之间顺序地串联设置的开关晶体管、检测电阻和电感器；在开关晶体管和检测电阻的连接点与接地端子之间设置的整流二极管；以及在输出端子和接地端子之间设置的输出电容器。控制电路具备:应该与开关晶体管的控制端子连接的开关端子；应该与开关晶体管和检测电阻的连接点连接的电流检测端子；应该与检测电阻和电感器的连接点连接的接地端子；应该被输入与输出电压对应的反馈电压的反馈端子，在检测端子的检测电压高于规定的阈值电压时生成被肯定(asserted)的电流限制信号的电流限制用比较器；每规定的周期生成被肯定的置位信号的振荡器；在开关晶体管导通后、经过规定的延迟时间后生成被肯定的屏蔽信号的屏蔽信号生成单元；生成根据反馈电压而调节被肯定的定时的复位信号的复位信号生成单元；生成在开关晶体管应该导通的期间中为第I电平、在应该截止的期间中为第2电平的脉冲信号的脉冲信号生成单元，在(a)电流限制信号被否定(negated)期间置位信号被肯定时,使脉冲信号转变为第I电平，在(b)复位信号被肯定时、或屏蔽信号被否定期间电流限制信号被肯定时，使脉冲信号转变为第2电平；以及将与脉冲信号对应的开关信号，通过开关端子输出到开关晶体管的控制端子的驱动器。
[0028]在该方案中，在电流检测电阻中，不仅在开关晶体管的导通期间，而且在截止期间也流过线圈电流，所以在遍及导通期间、截止期间的两方中，都能够监视线圈电流。
[0029]在开关稳压器的输出端子接地等而输出电压下降时，电感器中流过的线圈电流逐渐增大，通过电流限制用比较器检测过电流状态。电流限制用比较器生成的电流限制信号，无论导通期间、截止期间，都一直被持续肯定。而且，通过该电流限制信号来屏蔽置位信号，从而开关晶体管不转变为第I电平，所以能够将开关晶体管保持为截止，能够防止线圈电流持续上升。其结果，能够改善电路的可靠性。
[0030]本发明的另一方案涉及在输入端子上接受输入电压、从输出端子输出被降压后的输出电压开关稳压器。该开关稳压器具备:在输入端子和输出端子之间顺序串联设置的开关晶体管、检测电阻和电感器；在开关晶体管和检测电阻的连接点与接地端子之间设置的整流二极管；在输出端子和接地端子之间设置的输出电容器；以及驱动开关晶体管的上述的控制电路。
[0031 ] 本发明的再一其他方案是电子设备。该电子设备具备上述开关稳压器。
[0032]本发明的再一其他方案是AC适配器。该AC适配器具备上述开关稳压器。
[0033]再有，将以上的结构要素的任意的组合或将本发明的结构要素或表现在方法、装置、系统等之间相互地置换所得到的方案，作为本发明的方案都是有效的。
[0034]发明的效果
[0035]根据本发明的方案，能够改善输出电压低的状态中的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是表示本发明人研究的非绝缘降压型开关稳压器的结构的电路图。
[0037]图2是在图1的开关稳压器中输出接地时的波形图。
[0038]图3是表示实施方式的电子设备的结构的电路图。
[0039]图4是表示图3的控制电路的结构的电路图。
[0040]图5(a)、(b)是表示图3的开关稳压器的动作的波形图。
[0041]图6是表示具备开关稳压器的AC适配器的图。
[0042]图7(a)、(b)是表示具备开关稳压器的电子设备的图。
[0043]标号说明
[0044]100...控制电路、2...开关稳压器、4...整流电路、6...PFC电路、8...负载、L1...电感器、C2...输入电容器、Cl...输出电容器、Rs...电流检测电阻、Dl...整流二极管、102...反馈电路、Ml...开关晶体管、OUT...开关端子、FB...反馈端子、CS...电流检测端子、GND...接地端子、10...电流限制用比较器、12...振荡器、14...屏蔽信号生成单元、20...复位信号生成单元、22...斜坡生成单元、24...加法器、26...误差比较器、30...脉冲信号生成单元、32...SR触发器、34...第I “与”门、36...第I反相器、38...“或”门、39...第2“与”门、40...驱动器、42，44...空载时间(dead time)生成单元、46.--第2反相器、48...第3反相器、Pl...输入端子、P2...输出端子。
【具体实施方式】
[0045]以下，基于优选实施方式并参照【专利附图】
【附图说明】本发明。对各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、处理附加相同的标号，并适当省略说明。此外，实施方式仅是例示，并非限定发明，实施方式所记载的所有特征及其组合未必都是发明的本质部分。
[0046]在本说明书中，所谓“部件A与部件B相连接”的状态，除部件A与部件B物理地直接连接的情况外，还包括部件A和部件B通过不对它们的电连接状态产生实质性影响的、或不损失通过它们的组合所具有的功能或效果的其它部件间接连接的情况。
[0047]同样地，所谓“部件C被设在部件A与部件B之间”的状态，除部件A与部件C、或者部件B与部件C直接连接的情况外，还包括通过不对它们的电连接状态产生实质性影响的、或不损失通过它们的组合所具有的功能或效果的其它部件间接连接的情况。
[0048]图3是表示实施方式的电子设备I的结构的电路图。
[0049]电子设备I例如是电视机或电冰箱、空调等的家电产品或计算机。电子设备I具备开关稳压器2、整流电路4、PFC(改善功率因数)电路6、负载8。
[0050]整流电路4例如 是二极管整流电路，对商用交流电压等的交流电压进行全波整流。
[0051]PFC电路6是接受来自整流电路4的全波整流后的交流电压\c，生成输出电压Vdc的升压型的DC/DC变换器(开关稳压器)。PFC电路6通过使交流电压\c和输入电流Iac的相位一致来改善功率因数。
[0052]开关稳压器2在输入端子Pl上接受PFC电路6的输出电压Vin，将其降压而生成输出电压并供给到输出端子P2上所连接的负载8。
[0053]负载8包括对电子设备I全体集中地进行控制的微计算机、进行特定的信号处理的信号处理电路。作为信号处理电路，例如被例示进行与外部设备之间的通信的接口电路、图像处理电路、语音处理电路等。
[0054]接着说明开关稳压器2的结构。开关稳压器2具备控制电路100、反馈电路102、开关晶体管Ml、整流二极管D1、电流检测电阻Rs、电感器L1、输出电容器Cl。
[0055]由开关晶体管Ml、整流二极管D1、电感器L1、输出电容器Cl构成的输出电路的拓扑，是降压型开关稳压器的普通拓扑。
[0056]图3的开关稳压器2，在电流检测电阻Rs被设置在整流二极管Dl的阴极和电感器LI的一端之间方面与图1不同。即，在输入端子Pl和输出端子P2之间，开关晶体管Ml、电流检测电阻Rs、电感器LI被顺序串联地设置。在图1的电流检测电阻Rs中，仅在开关晶体管Ml的导通期间流过线圈电流Iy而应该注意到在图3的电流检测电阻Rs中，在导通期间Ton和截止期间Ttw两方中流过线圈电流込。
[0057]控制电路100具有开关端子OUT、电流检测端子CS、接地端子GND、反馈端子FB。
[0058]开关端子OUT与开关晶体管Ml的控制端子(栅极)连接。开关晶体管Ml是N沟道M0SFET，为了将其导通，需要在栅极-源极间施加超过MOSFET的阈值电压的驱动电压。因此，控制电路100的接地端子GND与检测电阻Rs和电感器LI的连接点NI连接。
[0059]电流检测端子CS与开关晶体管Ml和检测电阻Rs的连接点N2连接。在电流检测端子⑶和接地端子GND之间，产生与线圈电流込成比例的检测电压Vs ( = Rs X Il)。
[0060]在控制电路100的反馈端子FB上，被输入与开关稳压器2的输出电压Vtot对应的反馈电压VFB。反馈电压Vfb由反馈电路102生成。
[0061]反馈电路102例如包括齐纳二极管ZD、抵抗R11、R12、光电耦合器PC。齐纳二极管ZD、抵抗R11、R12被顺序地设置在输出端子和接地端子之间。在光电耦合器PC的输入侧的发光二极管中，流过与抵抗Rll的电压降对应的电流。在光电耦合器PC的输出侧的光电晶体管中，产生与输出电压Votit对应的反馈电压VFB。反馈电路102具有作为生成与输出电压Vott和其目标电压之间的误差对应的误差电压的误差放大器的功能。再有，反馈电路102的结构无特别地限定，也可以将运算放大器用作误差放大器。该情况下，误差放大器也可以内置在控制电路100中。
[0062]图4是表示图3的控制电路100的结构的电路图。
[0063]控制电路100具备电流限制用比较器10、振荡器12、屏蔽信号生成单元14、复位信号生成单元20、脉冲信号生成单元30、驱动器40，以峰值电流模式控制开关晶体管Ml的开关。
[0064]电流限制用比较器10在检测端子CS的检测电压Vs高于规定的阈值电压Vth时生成被肯定(高电平)的电流限制信号SUM。电流限制信号Sum在线圈电流k超过规定的阈值电平的过电流状态中被肯定。
[0065]振荡器12每规定的周期生成被肯定(高电平)的置位信号SSET。
[0066]屏蔽信号生成单元14在开关晶体管Ml导通后，在经过规定的延迟时间(屏蔽时间)Tmsk后生成被肯定的屏蔽信号Smsk。
[0067]复位信号生成单元20生成根据反馈电压Vfb而调节被肯定(高电平)的定时的复
位信号Skst。
[0068]峰值电流模式的复位信号生成单元20包括斜坡生成单元22、加法器24、误差比较器26。斜坡生成单元22生成与振荡器12生成的置位信号Sset同步的三角波或锯齿波的斜坡信号Ss.。加法器24将检测电压Vs和斜坡信号Ssotf进行加法运算。斜坡生成单元22和加法器24为了相位补偿而设置。
[0069]误差比较器26将通过加法器24重叠了斜坡信号Ssuw的检测电压Vs’与反馈电压Vfb进行比较。然后，在检测电压Vs高于反馈电压Vfb时生成被肯定(高电平)的置位信号SSET。复位信号生成单元20的结构无特别地限定，也可以为其他的结构。
[0070]脉冲信号生成单元30生成在开关晶体管Ml应该导通的期间为第I电平(高电平)、应该截止的期间中为第2电平(低电平)的脉冲信号SPWM。脉冲信号生成单元30在(功能a)电流限制信号Sum被否定(低电平)的期间，在置位信号Sset被肯定时，使脉冲信号SpwmR变为第I电平(高电平)。脉冲信号生成单兀30在(功能b)复位信号Skst被肯定(高电平)时，或在屏蔽信号Smsk被否定(低电平)的期间，在电流限制信号Sum被肯定时，使脉冲信号Spw转变为第2电平(低电平)。
[0071]脉冲信号生成单元30例如具备SR触发器32、第1“与”门34、第I反相器36、“或”门38、第2 “与”门39。[0072]第I反相器36将电流限制信号Sum反转。第1“与”门34上，被输入置位信号Sset和第I反相器36的输出信号。第I “与”门34的输出信号被输入到SR触发器32的置位端子⑶。
[0073]在SR触发器32的置位端子(S)上，被输入与置位信号Sset对应的信号，在其复位端子(R)上，被输入与复位信号Skst对应的信号。
[0074]第I反相器36的输出信号，在过电流状态时为低电平，在不是该状态时为高电平。即第I “与”门34在过电流状态中将置位信号Sset屏蔽。SR触发器32的输出Q即脉冲信号Spwm，每当被屏蔽的置位信号Sse/被肯定时，就被肯定(高电平)。
[0075]第2 “与”门39上，被输入屏蔽信号Smsk和电流限制信号SUM。如上述，屏蔽信号Smsk在开关晶体管Ml导通后规定的屏蔽时间Tmsk期间被否定(低电平)，在导通后经过屏蔽时间Tmsk后被肯定(高电平)。S卩，第2 “与”门39在从开关晶体管Ml导通后经过屏蔽时间Tmsk的期间，将电流限制信号Sum屏蔽。
[0076]“或”门38上，被输入复位信号Sest和第2 “与”门39的输出信号Sum’。“或”门38的输出被输入到SR触发器32的复位端子。
[0077]根据该结构，能够实现脉冲信号生成单元30的功能(a)、(b)。只要是本领域技术人员，可理解在可实现该功能的脉冲信号生成单元30中，存在各式各样变形例，这些变形例也包含在本发明的范围中。
[0078]驱动器40将与脉冲信号Spwm对应的开关信号，通过开关端子OUT输出到开关晶体管Ml的栅极。
[0079]驱动器40例如包括空载时间生成单元42、44、第2反相器46、第3反相器48、晶体管M2、M3。空载时间生成单元42、44分别将输入的脉冲信号Spwm延迟规定的空载时间Td。根据空载时间Td，能够防止晶体管M2、M3同时导通。
[0080]第2反相器46将空载时间生成单元42的输出反转，输出到高侧晶体管M2的栅极。第3反相器48将空载时间生成单元44的输出反转，输出到低侧晶体管M3的栅极。
[0081]上述屏蔽信号生成单元14也可以包括延迟电路，该延迟电路使与脉冲信号生成单元30生成的脉冲信号Spwm对应的信号，具体地说，在开关晶体管Ml导通的定时被肯定(高电平)的信号延迟屏蔽时间TMSK。
[0082]开关晶体管M1，在脉冲信号Spwm在从低电平转变为高电平后，在经过空载时间Td后导通。因此，空载时间生成单元44的输出信号，在开关晶体管Ml导通的定时中，从低电平转变为高电平。因此，屏蔽信号生成单元14也可以使空载时间生成单元44的输出信号延迟规定的屏蔽时间Tmsk。
[0083]以上是控制电路100的结构。接着说明开关稳压器2的动作。图5(a)、(b)是表示图3的开关稳压器2的动作的波形图。
[0084]参照图5 (a)，说明正常时的动作。
[0085]在每次置位信号Sset每规定的周期被肯定，则脉冲信号Spwm为高电平，开关晶体管Ml导通。开关晶体管Ml导通时，线圈电流k转移为上升。检测电压Vs达到反馈电压Vfb时，复位信号Skst被肯定,脉冲信号Spw为低电平,开关晶体管Ml截止。
[0086]紧接开关晶体管Ml导通后，流过起因于开关晶体管Ml的漏极-源极间电容的放电产生的尖峰电流Ispk时，检测电压Vs超过阈值电压VTH，电流限制信号Sum被肯定，但尖峰电流Ispk在屏蔽时间Tmsk内发生，所以通过脉冲信号生成单元30，更具体地说，能够通过第2 “与”门39进行屏蔽。
[0087]接着参照图5(b)，说明因接地故障等造成开关稳压器2的输出电压Vott下降的状态的动作。
[0088]输出电压Votit下降时，线圈电流L增大，伴随该增大，检测电压Vs增大。在时刻tl,检测电压Vs超过阈值电压Vth时，电流限制信号Sum被肯定。电流限制信号Sum被肯定时，脉冲信号Spwm为低电平,开关晶体管Ml截止。
[0089]在时刻tl以后，在检测电压Vs高于阈值电压Vth的期间，电流限制信号Sum持续高电平，所以置位信号Sset被屏蔽，开关晶体管Ml维持截止。
[0090]在时刻t2，在检测电压Vs低于阈值电压Vth时，电流限制信号Sum被否定。在时刻t3，下一个置位信号Sset被肯定时，开关晶体管Ml再次导通。
[0091]由此，线圈电流込再次上升，在时刻t4，检测电压Vs超过阈值电压VTH。从时刻t3开始的屏蔽时间Tmsk的期间，电流限制信号Sum被屏蔽，在经过从时刻t3开始的屏蔽时间Tmsk后的时刻t5，电流限制信号Sum’(未图示)被肯定，开关晶体管Ml截止。
[0092]以上是控制电路100的动作。根据控制电路100，能够防止尖峰电流Ispk造成的误动作，并且防止开关稳压器2的输出短路，或者在紧接起动后，线圈电流k持续上升。其结果，能够提高电路的可靠性。
[0093]接着，说明开关稳压器2的用途。
[0094]开关稳压器2优先用于AC适配器或电子设备的电源块。
[0095]图6是表不具备开关稳压器2的AC适配器800的图。AC适配器800具备插头802、机壳804、连接器806。插头802从未图示的插座接受商用交流电压VA。。开关稳压器2组装在机壳804内。在开关稳压器2的前级，设置将交流电压变换为直流电压的整流电路。开关稳压器2接受来自整流电路的直流电压。由开关稳压器2生成的直流输出电压Vtot从连接器806供给到电子设备810。电子设备810，例示笔记本PC、数码相机、数字摄像机、移动电话、便携式音频播放器等。
[0096]图7 (a)、(b)是表不具备开关稳压器2的电子设备900的图。图7 (a)、(b)的电子设备900是显示器装置，但电子设备900的种类无特别地限定，只要是音响设备、电冰箱、洗衣机、除尘器等内置电源装置的设备即可。
[0097]插头902从图示的插座接受商用交流电压VA。。在开关稳压器2的前级，设置将交流电压变换为直流电压的整流电路。开关稳压器2接受来自整流电路的直流电压。开关稳压器2组装在机壳804内。由开关稳压器2生成的直流输出电压Vqut供给到相同机壳904内所装载的、微计算机、DSP (Digital Signal Processor ;数字信号处理器)、电源电路、照明设备、模拟电路、数字电路等负载。
[0098]以上，根据实施方式说明了本发明。本领域技术人员当然理解，该实施方式是例示，在它们的各结构要素或各处理过程的组合中可有各种各样的变形例，而这些变形例也在本发明的范围中。以下，说明这些变形例。
[0099]将各信号的肯定、否定分配给高电平、低电平的哪一个，是设计事项，只要是本领域技术人员，都可以适当调换，与此对应，不用说，可适当修正图2、图3所示的电路结构。
[0100]基于实施方式，使用具体的术语说明了本发明，但实施方式仅仅表示本发明的原理、应用，在实施方式中，在不脱离权利要求的范围所规定的本发明的思想的范围中，被断定有许多变形例或配置的变更。
[0101]工业实用性
[0102]本发明涉及非绝缘降压型开关稳压器(DC/DC变换器)。
【权利要求】
1.一种控制电路，是开关稳压器的控制电路，该开关稳压器的输入端子上接受输入电压，从输出端子输出被降压后的输出电压，其特征在于， 所述开关稳压器包括: 开关晶体管、检测电阻和电感器，顺序地串联设置在所述输入端子和所述输出端子之间； 整流二极管，设置在所述开关晶体管和所述检测电阻的连接点与接地端子之间；以及 输出电容器，设置在所述输出端子和接地端子之间， 所述控制电路具备: 开关端子，应该与所述开关晶体管的控制端子连接； 电流检测端子，应该与所述开关晶体管和所述检测电阻的连接点连接； 接地端子，应该与所述检测电阻和所述电感器的连接点连接； 反馈端子，应被输入与所述输出电压对应的反馈电压； 电流限制用比较器，在所 述检测端子的检测电压高于规定的阈值电压时生成被肯定的电流限制信号； 振荡器，每规定的周期生成被肯定的置位信号； 屏蔽信号生成单元，在所述开关晶体管导通后、经过规定的延迟时间后生成被肯定的屏蔽信号； 复位信号生成单元，生成根据所述反馈电压而调节被肯定的定时的复位信号； 脉冲信号生成单元，生成在所述开关晶体管应该导通的期间中为第一电平、在应该截止的期间中为第二电平的脉冲信号，在(a)所述电流限制信号被否定期间中所述置位信号被肯定时，使所述脉冲信号转变为所述第一电平，在(b)所述复位信号被肯定、或所述屏蔽信号被否定期间中所述电流限制信号被肯定时，使所述脉冲信号转变为所述第二电平；以及 驱动器，将与所述脉冲信号对应的开关信号，通过所述开关端子输出到所述开关晶体管的所述控制端子。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于， 所述脉冲信号生成单元具备: 第一反相器，反转所述电流限制信号； 第一 “与”门，被输入所述置位信号和所述第一反相器的输出；以及SR触发器，在其置位端子，被输入与所述置位信号对应的所述第一“与”门的输出信号，在其复位端子，被输入与所述复位信号对应的信号。
3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，还具备: 第二 “与”门，被输入所述屏蔽信号和所述电流限制信号；以及 “或”门，被输入所述复位信号和所述第二“与”门的输出信号， 在所述SR触发器的所述复位端子，被输入与所述复位信号对应的所述“或”门的输出信号。
4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于， 所述脉冲信号生成单元具备: 第二“与”门，被输入所述屏蔽信号和所述电流限制信号；“或”门，被输入所述复位信号和所述第二 “与”门的输出信号；以及SR触发器，在其置位端子，被输入与所述置位信号对应的信号，在其复位端子，被输入与所述复位信号对应的所述“或”门的输出信号。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的控制电路，其特征在于， 所述复位信号生成单元包括: 误差比较器，将所述检测电压与所述反馈电压进行比较，在所述检测电压高于所述反馈电压时生成被肯定的所述置位信号。
6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于， 所述复位信号生成单元还包括: 斜坡生成单元，生成与所述置位信号同步的三角波或锯齿波的斜坡信号；以及 加法器，将所述检测电压和所述斜坡信号进行加法运算。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的控制电路，其特征在于， 所述屏蔽信号生成单元包括: 延迟电路，使与所述脉冲信号对应的信号延迟。
8.一种开关稳压器，其输入端子上接受输入电压，从输出端子输出被降压后的输出电压，其特征在于，具备: 开关晶体管、检测电阻和电感器，顺序地串联设置在所述输入端子和所述输出端子之间； 整流二极管，设置在所述开关晶体管和所述检测电阻的连接点与接地端子之间； 输出电容器，设置在所述输出端子和接地端子之间；以及 驱动所述开关晶体管的权利要求1至7中任意一项所述的控制电路。
9.一种电子设备,其特征在于， 具备权利要求8所述的开关稳压器。
10.一种AC适配器，其特征在于， 具备权利要求8所述 的开关稳压器。
【文档编号】H02M3/155GK103597721SQ201280027580
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年5月14日 优先权日:2011年5月13日
【发明者】林宏, 佐藤好则, 名手智 申请人:罗姆股份有限公司
【专利摘要】电流限制用比较器(10)在检测端子(CS)的检测电压(Vs)高于规定的阈值电压(VTH)时生成被肯定的电流限制信号(SLIM)。屏蔽信号生成单元(14)生成在开关晶体管(M1)导通后、在经过规定的延迟时间(TMSK)后被肯定的屏蔽信号(SMSK)。脉冲信号生成单元(30)，在(a)电流限制信号(SLIM)被否定的期间中置位信号(SSET)被肯定时，使脉冲信号(SPWM)转变为第1电平，在(b)复位信号(SRST)被肯定、或屏蔽信号(SMSK)被否定的期间中电流限制信号(SLIM)被肯定时，使脉冲信号(SPWM)转变为第2电平。
【专利说明】非绝缘降压开关稳压器及其控制电路、电子设备、AC适配
器
【技术领域】
[0001]本发明涉及非绝缘降压型开关稳压器(DC/DC变换器)。
【背景技术】
[0002]在以电视机和电冰箱为代表的各式各样的家电产品、或以笔记本型计算机、移动电话终端和PDA (Personal Digital Assistants ;个人数字助理)为代表的电子设备中,装载将直流电压降压到与负载对应的电压电平的开关稳压器。
[0003]图1是表示本发明人研究的非绝缘降压型开关稳压器的结构的电路图。开关稳压器2r将输入端子Pl的直流输入电压Vin降压，并输出到输出端子P2。
[0004]开关稳压器2r包括:N沟道MOSFET即开关晶体管Ml、整流二极管Dl、电感器L1、输出电容器Cl、电流检测电阻Rs、控制电路100r、反馈电路102。
[0005]电流检测电阻Rs的一端与开关晶体管Ml连接，其另一端与整流二极管Dl的阴极连接。电感器LI的一端与整流二极管Dl的阴极连接，其另一端与输出电容器Cl连接。
[0006]控制电路IOOr是电流模式或电压模式的脉宽调制方式的控制电路，具有电流检测端子CS、开关端子OUT、反馈端子FB、接地端子GND。控制电路IOOr开关端子OUT与开关晶体管Ml的栅极连接，其接地端子GND与整流二极管Dl的阴极连接，其电流检测端子CS与电流检测电阻Rs的一端连接。在电流检测电阻Rs中，在开关晶体管Ml的导通期间中，流过电感器LI的线圈电流Iy产生与线圈电流込成比例的电压降(检测电压Vs)。检测电压Vs被反馈到电流检测端子CS。
[0007]反馈电路102生成与开关稳压器2r的输出电压Vmjt对应的反馈电压Vfb,并输入到控制电路IOOr的反馈端子FB。反馈电路102例如包括光电耦合器，具有作为误差放大器的功能，生成与输出电压Vott和目标值的误差对应的反馈电压VFB。
[0008]控制电路IOOr根据检测电压Vs将线圈电流乙保持为一定电平，生成占空比被调节的脉冲信号SPWM，以使对应于反馈电压Vfb的输出电压Votit与目标值一致，并将其从开关端子OUT输出。
[0009]具体地说，控制电路IOOr对每规定的周期将开关晶体管Ml导通。开关晶体管Ml导通时，电感器LI的线圈电流II随着时间增大,检测电压Vs也随着该电流而增大。
[0010]控制电路IOOr在检测电压Vs达到反馈电压Vfb时，换句话说，在线圈电流乙达到根据输出电SVott所调节的电流值时，将开关晶体管Ml截止。通过反复以上的动作，控制电路IOOr对开关晶体管Ml进行开关(switching)。
[0011]在图1的开关稳压器2r中，开关晶体管Ml的截止期间，在开关晶体管Ml的漏极-源极间电容中存储电荷。然后，开关晶体管Ml导通时，在该漏极-源极间电容中存储的电荷被瞬间地放电，尖峰电流(spike current)流过电流检测电阻Rs,电感器LI的线圈电流込被过多地估计。其结果，紧接在开关晶体管Ml导通后，在线圈电流k充分地增大前，开关晶体管Ml截止。
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]为了防止尖峰电流造成的线圈电流k的误检测，考虑紧接开关晶体管Ml导通后，在规定的屏蔽时间Tmsk期间,将检测电压Vs屏蔽(masking)的方法。设置屏蔽时间Tmsk时，开关晶体管Ml每周期至少在屏蔽时间Tmsk的期间，不被切换为截止而为导通状态。即屏蔽时间Tmsk为开关晶体管Ml的最小导通时间。
[0014]对设置了屏蔽时间的开关稳压器研究的结果，本发明人认识到以下的课题。
[0015]考虑开关稳压器2r的输出端子P2因故障而接地的状况。图2是在图1的开关稳压器2r中，输出接地时的波形图。本说明书中的波形图或时间图的纵轴和横轴，为了容易理解而适当扩大、缩小，而所示出的各波形，为了容易理解也被简化。
[0016]尽管输出端子P2接地，但开关晶体管Ml每周期至少导通屏蔽时间TMSK。电感器L的线圈电流k的时间变化率用其两端间的电压'按式(I)提供。
[0017]dIL/dt = Vl/L (I)
[0018]开关晶体管Ml导通时,在电感器LI的一端,被施加输入电压Vin,其另一端因输出端子接地而被施加0V。因此，每个导通时间Tmsk，线圈电流k增大按式(2)所提供的电流量
A 1n。
[0019]Δ 1n = TmskXVin/L (2)
[0020]开关晶体管Ml导通时，在电感器LI的一端，通过整流二极管Dl被施加电压-Vf，在其另一端被施加0V。因此，每个截止时间，线圈电流込减少按式(3)所提供的电流量Λ 1_。
[0021]Δ 1ff = ToffXVf/L...(3)
[0022]输入电压Vin= 141V、VF = 0.6V时，Λ Iqn > Λ Iqff成立，所以每周期线圈电流^增大，不久对电路的可靠性造成影响。
[0023]不仅输出端子的接地状态，在紧接开关稳压器2r的起动后输出电压Vtot低的状态中，也产生同样的问题。
[0024]作为本发明的领域中共同的一般知识的范围而未抓住以上的课题。而且可以说，上述研究本身，是本 申请人:首先想到的。
[0025]本发明鉴于这样的课题而完成，其某一方案的例示性的目的之一在于，提供改善了输出电压低的状态中的可靠性的开关稳压器。
[0026]解决问题的方案
[0027]本发明的某一方案涉及降压型开关稳压器的控制电路。开关稳压器，在输入端子上接受输入电压，从输出端子输出被降压后的输出电压。开关稳压器包括:在输入端子和输出端子之间顺序地串联设置的开关晶体管、检测电阻和电感器；在开关晶体管和检测电阻的连接点与接地端子之间设置的整流二极管；以及在输出端子和接地端子之间设置的输出电容器。控制电路具备:应该与开关晶体管的控制端子连接的开关端子；应该与开关晶体管和检测电阻的连接点连接的电流检测端子；应该与检测电阻和电感器的连接点连接的接地端子；应该被输入与输出电压对应的反馈电压的反馈端子，在检测端子的检测电压高于规定的阈值电压时生成被肯定(asserted)的电流限制信号的电流限制用比较器；每规定的周期生成被肯定的置位信号的振荡器；在开关晶体管导通后、经过规定的延迟时间后生成被肯定的屏蔽信号的屏蔽信号生成单元；生成根据反馈电压而调节被肯定的定时的复位信号的复位信号生成单元；生成在开关晶体管应该导通的期间中为第I电平、在应该截止的期间中为第2电平的脉冲信号的脉冲信号生成单元，在(a)电流限制信号被否定(negated)期间置位信号被肯定时,使脉冲信号转变为第I电平，在(b)复位信号被肯定时、或屏蔽信号被否定期间电流限制信号被肯定时，使脉冲信号转变为第2电平；以及将与脉冲信号对应的开关信号，通过开关端子输出到开关晶体管的控制端子的驱动器。
[0028]在该方案中，在电流检测电阻中，不仅在开关晶体管的导通期间，而且在截止期间也流过线圈电流，所以在遍及导通期间、截止期间的两方中，都能够监视线圈电流。
[0029]在开关稳压器的输出端子接地等而输出电压下降时，电感器中流过的线圈电流逐渐增大，通过电流限制用比较器检测过电流状态。电流限制用比较器生成的电流限制信号，无论导通期间、截止期间，都一直被持续肯定。而且，通过该电流限制信号来屏蔽置位信号，从而开关晶体管不转变为第I电平，所以能够将开关晶体管保持为截止，能够防止线圈电流持续上升。其结果，能够改善电路的可靠性。
[0030]本发明的另一方案涉及在输入端子上接受输入电压、从输出端子输出被降压后的输出电压开关稳压器。该开关稳压器具备:在输入端子和输出端子之间顺序串联设置的开关晶体管、检测电阻和电感器；在开关晶体管和检测电阻的连接点与接地端子之间设置的整流二极管；在输出端子和接地端子之间设置的输出电容器；以及驱动开关晶体管的上述的控制电路。
[0031 ] 本发明的再一其他方案是电子设备。该电子设备具备上述开关稳压器。
[0032]本发明的再一其他方案是AC适配器。该AC适配器具备上述开关稳压器。
[0033]再有，将以上的结构要素的任意的组合或将本发明的结构要素或表现在方法、装置、系统等之间相互地置换所得到的方案，作为本发明的方案都是有效的。
[0034]发明的效果
[0035]根据本发明的方案，能够改善输出电压低的状态中的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是表示本发明人研究的非绝缘降压型开关稳压器的结构的电路图。
[0037]图2是在图1的开关稳压器中输出接地时的波形图。
[0038]图3是表示实施方式的电子设备的结构的电路图。
[0039]图4是表示图3的控制电路的结构的电路图。
[0040]图5(a)、(b)是表示图3的开关稳压器的动作的波形图。
[0041]图6是表示具备开关稳压器的AC适配器的图。
[0042]图7(a)、(b)是表示具备开关稳压器的电子设备的图。
[0043]标号说明
[0044]100...控制电路、2...开关稳压器、4...整流电路、6...PFC电路、8...负载、L1...电感器、C2...输入电容器、Cl...输出电容器、Rs...电流检测电阻、Dl...整流二极管、102...反馈电路、Ml...开关晶体管、OUT...开关端子、FB...反馈端子、CS...电流检测端子、GND...接地端子、10...电流限制用比较器、12...振荡器、14...屏蔽信号生成单元、20...复位信号生成单元、22...斜坡生成单元、24...加法器、26...误差比较器、30...脉冲信号生成单元、32...SR触发器、34...第I “与”门、36...第I反相器、38...“或”门、39...第2“与”门、40...驱动器、42，44...空载时间(dead time)生成单元、46.--第2反相器、48...第3反相器、Pl...输入端子、P2...输出端子。
【具体实施方式】
[0045]以下，基于优选实施方式并参照【专利附图】
【附图说明】本发明。对各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、处理附加相同的标号，并适当省略说明。此外，实施方式仅是例示，并非限定发明，实施方式所记载的所有特征及其组合未必都是发明的本质部分。
[0046]在本说明书中，所谓“部件A与部件B相连接”的状态，除部件A与部件B物理地直接连接的情况外，还包括部件A和部件B通过不对它们的电连接状态产生实质性影响的、或不损失通过它们的组合所具有的功能或效果的其它部件间接连接的情况。
[0047]同样地，所谓“部件C被设在部件A与部件B之间”的状态，除部件A与部件C、或者部件B与部件C直接连接的情况外，还包括通过不对它们的电连接状态产生实质性影响的、或不损失通过它们的组合所具有的功能或效果的其它部件间接连接的情况。
[0048]图3是表示实施方式的电子设备I的结构的电路图。
[0049]电子设备I例如是电视机或电冰箱、空调等的家电产品或计算机。电子设备I具备开关稳压器2、整流电路4、PFC(改善功率因数)电路6、负载8。
[0050]整流电路4例如 是二极管整流电路，对商用交流电压等的交流电压进行全波整流。
[0051]PFC电路6是接受来自整流电路4的全波整流后的交流电压\c，生成输出电压Vdc的升压型的DC/DC变换器(开关稳压器)。PFC电路6通过使交流电压\c和输入电流Iac的相位一致来改善功率因数。
[0052]开关稳压器2在输入端子Pl上接受PFC电路6的输出电压Vin，将其降压而生成输出电压并供给到输出端子P2上所连接的负载8。
[0053]负载8包括对电子设备I全体集中地进行控制的微计算机、进行特定的信号处理的信号处理电路。作为信号处理电路，例如被例示进行与外部设备之间的通信的接口电路、图像处理电路、语音处理电路等。
[0054]接着说明开关稳压器2的结构。开关稳压器2具备控制电路100、反馈电路102、开关晶体管Ml、整流二极管D1、电流检测电阻Rs、电感器L1、输出电容器Cl。
[0055]由开关晶体管Ml、整流二极管D1、电感器L1、输出电容器Cl构成的输出电路的拓扑，是降压型开关稳压器的普通拓扑。
[0056]图3的开关稳压器2，在电流检测电阻Rs被设置在整流二极管Dl的阴极和电感器LI的一端之间方面与图1不同。即，在输入端子Pl和输出端子P2之间，开关晶体管Ml、电流检测电阻Rs、电感器LI被顺序串联地设置。在图1的电流检测电阻Rs中，仅在开关晶体管Ml的导通期间流过线圈电流Iy而应该注意到在图3的电流检测电阻Rs中，在导通期间Ton和截止期间Ttw两方中流过线圈电流込。
[0057]控制电路100具有开关端子OUT、电流检测端子CS、接地端子GND、反馈端子FB。
[0058]开关端子OUT与开关晶体管Ml的控制端子(栅极)连接。开关晶体管Ml是N沟道M0SFET，为了将其导通，需要在栅极-源极间施加超过MOSFET的阈值电压的驱动电压。因此，控制电路100的接地端子GND与检测电阻Rs和电感器LI的连接点NI连接。
[0059]电流检测端子CS与开关晶体管Ml和检测电阻Rs的连接点N2连接。在电流检测端子⑶和接地端子GND之间，产生与线圈电流込成比例的检测电压Vs ( = Rs X Il)。
[0060]在控制电路100的反馈端子FB上，被输入与开关稳压器2的输出电压Vtot对应的反馈电压VFB。反馈电压Vfb由反馈电路102生成。
[0061]反馈电路102例如包括齐纳二极管ZD、抵抗R11、R12、光电耦合器PC。齐纳二极管ZD、抵抗R11、R12被顺序地设置在输出端子和接地端子之间。在光电耦合器PC的输入侧的发光二极管中，流过与抵抗Rll的电压降对应的电流。在光电耦合器PC的输出侧的光电晶体管中，产生与输出电压Votit对应的反馈电压VFB。反馈电路102具有作为生成与输出电压Vott和其目标电压之间的误差对应的误差电压的误差放大器的功能。再有，反馈电路102的结构无特别地限定，也可以将运算放大器用作误差放大器。该情况下，误差放大器也可以内置在控制电路100中。
[0062]图4是表示图3的控制电路100的结构的电路图。
[0063]控制电路100具备电流限制用比较器10、振荡器12、屏蔽信号生成单元14、复位信号生成单元20、脉冲信号生成单元30、驱动器40，以峰值电流模式控制开关晶体管Ml的开关。
[0064]电流限制用比较器10在检测端子CS的检测电压Vs高于规定的阈值电压Vth时生成被肯定(高电平)的电流限制信号SUM。电流限制信号Sum在线圈电流k超过规定的阈值电平的过电流状态中被肯定。
[0065]振荡器12每规定的周期生成被肯定(高电平)的置位信号SSET。
[0066]屏蔽信号生成单元14在开关晶体管Ml导通后，在经过规定的延迟时间(屏蔽时间)Tmsk后生成被肯定的屏蔽信号Smsk。
[0067]复位信号生成单元20生成根据反馈电压Vfb而调节被肯定(高电平)的定时的复
位信号Skst。
[0068]峰值电流模式的复位信号生成单元20包括斜坡生成单元22、加法器24、误差比较器26。斜坡生成单元22生成与振荡器12生成的置位信号Sset同步的三角波或锯齿波的斜坡信号Ss.。加法器24将检测电压Vs和斜坡信号Ssotf进行加法运算。斜坡生成单元22和加法器24为了相位补偿而设置。
[0069]误差比较器26将通过加法器24重叠了斜坡信号Ssuw的检测电压Vs’与反馈电压Vfb进行比较。然后，在检测电压Vs高于反馈电压Vfb时生成被肯定(高电平)的置位信号SSET。复位信号生成单元20的结构无特别地限定，也可以为其他的结构。
[0070]脉冲信号生成单元30生成在开关晶体管Ml应该导通的期间为第I电平(高电平)、应该截止的期间中为第2电平(低电平)的脉冲信号SPWM。脉冲信号生成单元30在(功能a)电流限制信号Sum被否定(低电平)的期间，在置位信号Sset被肯定时，使脉冲信号SpwmR变为第I电平(高电平)。脉冲信号生成单兀30在(功能b)复位信号Skst被肯定(高电平)时，或在屏蔽信号Smsk被否定(低电平)的期间，在电流限制信号Sum被肯定时，使脉冲信号Spw转变为第2电平(低电平)。
[0071]脉冲信号生成单元30例如具备SR触发器32、第1“与”门34、第I反相器36、“或”门38、第2 “与”门39。[0072]第I反相器36将电流限制信号Sum反转。第1“与”门34上，被输入置位信号Sset和第I反相器36的输出信号。第I “与”门34的输出信号被输入到SR触发器32的置位端子⑶。
[0073]在SR触发器32的置位端子(S)上，被输入与置位信号Sset对应的信号，在其复位端子(R)上，被输入与复位信号Skst对应的信号。
[0074]第I反相器36的输出信号，在过电流状态时为低电平，在不是该状态时为高电平。即第I “与”门34在过电流状态中将置位信号Sset屏蔽。SR触发器32的输出Q即脉冲信号Spwm，每当被屏蔽的置位信号Sse/被肯定时，就被肯定(高电平)。
[0075]第2 “与”门39上，被输入屏蔽信号Smsk和电流限制信号SUM。如上述，屏蔽信号Smsk在开关晶体管Ml导通后规定的屏蔽时间Tmsk期间被否定(低电平)，在导通后经过屏蔽时间Tmsk后被肯定(高电平)。S卩，第2 “与”门39在从开关晶体管Ml导通后经过屏蔽时间Tmsk的期间，将电流限制信号Sum屏蔽。
[0076]“或”门38上，被输入复位信号Sest和第2 “与”门39的输出信号Sum’。“或”门38的输出被输入到SR触发器32的复位端子。
[0077]根据该结构，能够实现脉冲信号生成单元30的功能(a)、(b)。只要是本领域技术人员，可理解在可实现该功能的脉冲信号生成单元30中，存在各式各样变形例，这些变形例也包含在本发明的范围中。
[0078]驱动器40将与脉冲信号Spwm对应的开关信号，通过开关端子OUT输出到开关晶体管Ml的栅极。
[0079]驱动器40例如包括空载时间生成单元42、44、第2反相器46、第3反相器48、晶体管M2、M3。空载时间生成单元42、44分别将输入的脉冲信号Spwm延迟规定的空载时间Td。根据空载时间Td，能够防止晶体管M2、M3同时导通。
[0080]第2反相器46将空载时间生成单元42的输出反转，输出到高侧晶体管M2的栅极。第3反相器48将空载时间生成单元44的输出反转，输出到低侧晶体管M3的栅极。
[0081]上述屏蔽信号生成单元14也可以包括延迟电路，该延迟电路使与脉冲信号生成单元30生成的脉冲信号Spwm对应的信号，具体地说，在开关晶体管Ml导通的定时被肯定(高电平)的信号延迟屏蔽时间TMSK。
[0082]开关晶体管M1，在脉冲信号Spwm在从低电平转变为高电平后，在经过空载时间Td后导通。因此，空载时间生成单元44的输出信号，在开关晶体管Ml导通的定时中，从低电平转变为高电平。因此，屏蔽信号生成单元14也可以使空载时间生成单元44的输出信号延迟规定的屏蔽时间Tmsk。
[0083]以上是控制电路100的结构。接着说明开关稳压器2的动作。图5(a)、(b)是表示图3的开关稳压器2的动作的波形图。
[0084]参照图5 (a)，说明正常时的动作。
[0085]在每次置位信号Sset每规定的周期被肯定，则脉冲信号Spwm为高电平，开关晶体管Ml导通。开关晶体管Ml导通时，线圈电流k转移为上升。检测电压Vs达到反馈电压Vfb时，复位信号Skst被肯定,脉冲信号Spw为低电平,开关晶体管Ml截止。
[0086]紧接开关晶体管Ml导通后，流过起因于开关晶体管Ml的漏极-源极间电容的放电产生的尖峰电流Ispk时，检测电压Vs超过阈值电压VTH，电流限制信号Sum被肯定，但尖峰电流Ispk在屏蔽时间Tmsk内发生，所以通过脉冲信号生成单元30，更具体地说，能够通过第2 “与”门39进行屏蔽。
[0087]接着参照图5(b)，说明因接地故障等造成开关稳压器2的输出电压Vott下降的状态的动作。
[0088]输出电压Votit下降时，线圈电流L增大，伴随该增大，检测电压Vs增大。在时刻tl,检测电压Vs超过阈值电压Vth时，电流限制信号Sum被肯定。电流限制信号Sum被肯定时，脉冲信号Spwm为低电平,开关晶体管Ml截止。
[0089]在时刻tl以后，在检测电压Vs高于阈值电压Vth的期间，电流限制信号Sum持续高电平，所以置位信号Sset被屏蔽，开关晶体管Ml维持截止。
[0090]在时刻t2，在检测电压Vs低于阈值电压Vth时，电流限制信号Sum被否定。在时刻t3，下一个置位信号Sset被肯定时，开关晶体管Ml再次导通。
[0091]由此，线圈电流込再次上升，在时刻t4，检测电压Vs超过阈值电压VTH。从时刻t3开始的屏蔽时间Tmsk的期间，电流限制信号Sum被屏蔽，在经过从时刻t3开始的屏蔽时间Tmsk后的时刻t5，电流限制信号Sum’(未图示)被肯定，开关晶体管Ml截止。
[0092]以上是控制电路100的动作。根据控制电路100，能够防止尖峰电流Ispk造成的误动作，并且防止开关稳压器2的输出短路，或者在紧接起动后，线圈电流k持续上升。其结果，能够提高电路的可靠性。
[0093]接着，说明开关稳压器2的用途。
[0094]开关稳压器2优先用于AC适配器或电子设备的电源块。
[0095]图6是表不具备开关稳压器2的AC适配器800的图。AC适配器800具备插头802、机壳804、连接器806。插头802从未图示的插座接受商用交流电压VA。。开关稳压器2组装在机壳804内。在开关稳压器2的前级，设置将交流电压变换为直流电压的整流电路。开关稳压器2接受来自整流电路的直流电压。由开关稳压器2生成的直流输出电压Vtot从连接器806供给到电子设备810。电子设备810，例示笔记本PC、数码相机、数字摄像机、移动电话、便携式音频播放器等。
[0096]图7 (a)、(b)是表不具备开关稳压器2的电子设备900的图。图7 (a)、(b)的电子设备900是显示器装置，但电子设备900的种类无特别地限定，只要是音响设备、电冰箱、洗衣机、除尘器等内置电源装置的设备即可。
[0097]插头902从图示的插座接受商用交流电压VA。。在开关稳压器2的前级，设置将交流电压变换为直流电压的整流电路。开关稳压器2接受来自整流电路的直流电压。开关稳压器2组装在机壳804内。由开关稳压器2生成的直流输出电压Vqut供给到相同机壳904内所装载的、微计算机、DSP (Digital Signal Processor ;数字信号处理器)、电源电路、照明设备、模拟电路、数字电路等负载。
[0098]以上，根据实施方式说明了本发明。本领域技术人员当然理解，该实施方式是例示，在它们的各结构要素或各处理过程的组合中可有各种各样的变形例，而这些变形例也在本发明的范围中。以下，说明这些变形例。
[0099]将各信号的肯定、否定分配给高电平、低电平的哪一个，是设计事项，只要是本领域技术人员，都可以适当调换，与此对应，不用说，可适当修正图2、图3所示的电路结构。
[0100]基于实施方式，使用具体的术语说明了本发明，但实施方式仅仅表示本发明的原理、应用，在实施方式中，在不脱离权利要求的范围所规定的本发明的思想的范围中，被断定有许多变形例或配置的变更。
[0101]工业实用性
[0102]本发明涉及非绝缘降压型开关稳压器(DC/DC变换器)。
【权利要求】
1.一种控制电路，是开关稳压器的控制电路，该开关稳压器的输入端子上接受输入电压，从输出端子输出被降压后的输出电压，其特征在于， 所述开关稳压器包括: 开关晶体管、检测电阻和电感器，顺序地串联设置在所述输入端子和所述输出端子之间； 整流二极管，设置在所述开关晶体管和所述检测电阻的连接点与接地端子之间；以及 输出电容器，设置在所述输出端子和接地端子之间， 所述控制电路具备: 开关端子，应该与所述开关晶体管的控制端子连接； 电流检测端子，应该与所述开关晶体管和所述检测电阻的连接点连接； 接地端子，应该与所述检测电阻和所述电感器的连接点连接； 反馈端子，应被输入与所述输出电压对应的反馈电压； 电流限制用比较器，在所 述检测端子的检测电压高于规定的阈值电压时生成被肯定的电流限制信号； 振荡器，每规定的周期生成被肯定的置位信号； 屏蔽信号生成单元，在所述开关晶体管导通后、经过规定的延迟时间后生成被肯定的屏蔽信号； 复位信号生成单元，生成根据所述反馈电压而调节被肯定的定时的复位信号； 脉冲信号生成单元，生成在所述开关晶体管应该导通的期间中为第一电平、在应该截止的期间中为第二电平的脉冲信号，在(a)所述电流限制信号被否定期间中所述置位信号被肯定时，使所述脉冲信号转变为所述第一电平，在(b)所述复位信号被肯定、或所述屏蔽信号被否定期间中所述电流限制信号被肯定时，使所述脉冲信号转变为所述第二电平；以及 驱动器，将与所述脉冲信号对应的开关信号，通过所述开关端子输出到所述开关晶体管的所述控制端子。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于， 所述脉冲信号生成单元具备: 第一反相器，反转所述电流限制信号； 第一 “与”门，被输入所述置位信号和所述第一反相器的输出；以及SR触发器，在其置位端子，被输入与所述置位信号对应的所述第一“与”门的输出信号，在其复位端子，被输入与所述复位信号对应的信号。
3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，还具备: 第二 “与”门，被输入所述屏蔽信号和所述电流限制信号；以及 “或”门，被输入所述复位信号和所述第二“与”门的输出信号， 在所述SR触发器的所述复位端子，被输入与所述复位信号对应的所述“或”门的输出信号。
4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于， 所述脉冲信号生成单元具备: 第二“与”门，被输入所述屏蔽信号和所述电流限制信号；“或”门，被输入所述复位信号和所述第二 “与”门的输出信号；以及SR触发器，在其置位端子，被输入与所述置位信号对应的信号，在其复位端子，被输入与所述复位信号对应的所述“或”门的输出信号。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的控制电路，其特征在于， 所述复位信号生成单元包括: 误差比较器，将所述检测电压与所述反馈电压进行比较，在所述检测电压高于所述反馈电压时生成被肯定的所述置位信号。
6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于， 所述复位信号生成单元还包括: 斜坡生成单元，生成与所述置位信号同步的三角波或锯齿波的斜坡信号；以及 加法器，将所述检测电压和所述斜坡信号进行加法运算。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的控制电路，其特征在于， 所述屏蔽信号生成单元包括: 延迟电路，使与所述脉冲信号对应的信号延迟。
8.一种开关稳压器，其输入端子上接受输入电压，从输出端子输出被降压后的输出电压，其特征在于，具备: 开关晶体管、检测电阻和电感器，顺序地串联设置在所述输入端子和所述输出端子之间； 整流二极管，设置在所述开关晶体管和所述检测电阻的连接点与接地端子之间； 输出电容器，设置在所述输出端子和接地端子之间；以及 驱动所述开关晶体管的权利要求1至7中任意一项所述的控制电路。
9.一种电子设备,其特征在于， 具备权利要求8所述的开关稳压器。
10.一种AC适配器，其特征在于， 具备权利要求8所述 的开关稳压器。
【文档编号】H02M3/155GK103597721SQ201280027580
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年5月14日 优先权日:2011年5月13日
【发明者】林宏, 佐藤好则, 名手智 申请人:罗姆股份有限公司
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